Geladene elektrische Teilchen werden von Nimorazol-Molekülen äußerst effektiv eingefangen.

Forscher um Stephan Denifl von der Universität Innsbruck http://uibk.ac.athaben herausgefunden, dass langsame Elektronen von Nimorazol-Molekülen äußerst effektiv eingefangen werden. Dieses Ergebnis kann eine Erklärung für die selektive Wirkung dieses in der Strahlentherapie bereits eingesetzten Wirkstoffs liefern. Details wurden in "Nature Communications" veröffentlicht.

Bereits als Antibiotikum genutzt

Das in der Medizin bereits als Antibiotikum verwendete Medikament wird in Dänemark mittlerweile bei der Bekämpfung von Rachen- und Kehlkopftumoren in der Strahlentherapie eingesetzt. Der exakte Wirkungsmechanismus auf der molekularen Ebene ist allerdings unbekannt und beruht auf Hypothesen, die auf eine Bestätigung warten.

Die Forscher haben mit Kollegen aus vier Ländern untersucht, ob langsame Elektronen, die durch die Bestrahlung im Tumorgewebe freigesetzt werden, eine Rolle für die Wirkung des Nimorazol-Moleküls spielen. "Die Experimente mit einzelnen Molekülen haben gezeigt, dass Nimorazol langsame Elektronen außergewöhnlich effizient einfängt. Das Molekül zeichnet sich danach auch durch große Stabilität aus, indem es intakt bleibt", so Erstautorin Rebecca Meißner. "Sonst spalten Moleküle sich häufig auf, sobald ein freies Elektron eingefangen wird."

Tests bei sauerstoffarmen Tumoren

In weiteren wissenschaftlichen Experimenten haben die Forscher den Einfluss der Zellumgebung näherungsweise simuliert, indem sie Nimorazol mit Wassermolekülen umgaben. "Die Resultate zeigten, dass das Einfangen der Elektronen in dieser komplexeren Umgebung noch verstärkt wird", schildert Projektleiter Stephan Denifl vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck.

Diese Ergebnisse liefern den Experten nach einen Hinweis, warum der Wirkstoff speziell zur Strahlentherapie von sauerstoffarmen Tumoren eingesetzt werden kann. Das Molekül mit dem eingefangenen Elektron stellt selbst ein Radikal dar, das sich an die durch Strahlung geschädigte DNA bindet und dadurch zelleigene Reparaturmechanismen in Tumorzellen verhindert. In anderen Zellen, wo aber genügend Sauerstoff vorhanden ist, gibt das Nimorazol das eingefangene Elektron wieder an den Sauerstoff ab und wird dadurch recycelt. Damit ist eine Anreicherung des notwendigen Radikals in den sauerstoffarmen Zellen erzielbar und es wird die mangelnde Sensitivität gegenüber der Strahlung vermindert.eingefangene Elektron wieder an den Sauerstoff ab und wird dadurch recycelt. Damit ist eine Anreicherung des notwendigen Radikals in den sauerstoffarmen Zellen erzielbar und es wird die mangelnde Sensitivität gegenüber der Strahlung vermindert.

Foto: Shutterstock - Monkey Business Images